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Les bases d’Ethernet Industriel : solutions pour VT Festo
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Introduction
• Le principal but de cette présentation est de vous montrer qu’est-ce que
c’est Ethernet Industriel et comment il fonctionne
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 2
c’est Ethernet Industriel et comment il fonctionne
• En parlant de solutions technologiques FESTO pour les Terminaux
Distributeurs, nous allons essayer de vous présenter tous les différents
types d'Ethernet Industriel proposés sur le marché, y compris SERCOS et
POWERLINK
• Nous espérons que cette session vous aidera dans vous contacts avec les
clients en vous fournissant plus de connaissances sur ce sujet et en vous
aidant à utiliser les termes corrects
Ethernet Industriel et les autres réseaux de communication industrielle
1. Dans le passé, les taches de communication ont été principalement assurées par les Bus de Terrain,
différents à chaque niveau de la pyramide C.I.M. (p.ex Ethernet, Profibus, AS-I,…)
2. Suite à l’évolution des moyens de production, l’équipement technologique actuel doit exploiter plus
de données et surtout, il doit pouvoir dialoguer directement avec le système de gestion
(planification, production, maintenance, qualité, logistique,…)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 3
(planification, production, maintenance, qualité, logistique,…)
3. Et c’est l’Ethernet Industriel qui permet de créer les infrastructures de communication s ’étendent
de l’environnement bureautique jusqu’aux machines de production et l’équipement de terrain.
Usine (GFAO, MES,…)
Cellule/Atelier
Ligne
Machine
Capteurs / Actionneurs
Evolution des Bus de Terrain (migration vers Ethernet Industriel)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 4
Source:
SERCOS International
Par WG
Pourquoi Ethernet Industriel ?
1. Un seule type du réseau capable de communiquer avec
tout l’équipement (du type différent) à chaque niveau de
la structure de l’automatisation d’une usine
2. Plus de la bande passante, donc plus de données à
échanger, plus vite et en toute sécurité
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 5
échanger, plus vite et en toute sécurité
3. Possibilité d'utiliser l’équipement standard : routeurs,
commutateurs, concentrateurs, câbles et fibre optique
4. La possibilité de connecter et de configurer le nouveau
participant à distance et n’import où (p.ex. via Internet),
plus d’interopérabilité
5. Intégration de l’automatisme dans le monde de la
gestion (production planning , reporting, logistics)
6. Possibilité d’intégrer les bus de terrain existants dans
le réseau global d’entreprise (via passerelles « proxy »)
C’est quoi Ethernet Industriel ?
Ethernet ??
TCP/IP ??
Ethernet Industriel (Industrial Ethernet ,IE) se réfère à
l'utilisation d’Ethernet standard dans un environnement
industriel, pour l'automatisation ou le contrôle de
processus
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 6
HTTP ??
SMTP ??
UDP ??
processus
Ethernet standard a été défini en 1983 par IEEE (Institute
of Electrical and Electronics Engineers):IEEE 802.3 CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) qui n’est
pas déterministe
Mais, Ethernet Industriel se différencie de l’Ethernet
« bureautique » par des connexions robustes et l’aspect
déterministe de protocoles appliqués
FTP ??
Ethernet standard
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 7
Le standard Ethernet
• ETHERNET c’est la spécification d’une technique de transmission de données( conçue
au milieu des années 1970), communément employée pour des réseaux locaux.
• Cette spécification a été standardisée en 1983 par IEEE : les normes IEEE 802.xx
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 8
• Cette spécification a été standardisée en 1983 par IEEE : les normes IEEE 802.xx
• Important: ETHERNET (IEEE 802.3) sans protocole de communication n’est pas un
réseau mais un médium normalisé !!!.
1. IEEE 802.3 : 10 Mbit/s – Ethernet Standard
2. IEEE 802.3u : 100 Mbit/s – Fast Ethernet
3. IEEE 802.3ab : 1 Gbit/s – Gigabit Ethernet
4. IEEE 802.3ae : 10 Gbit/s – 10 Gigabit Ethernet
Le standard Ethernet
• INTERNET est un ensemble de réseaux interconnectés utilisant les mêmes protocoles
de communication : TCP/IP.
• Les services les plus utilisés d’INTERNET sont :
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 9
• Les services les plus utilisés d’INTERNET sont :
• la messagerie (E-mail)
• le transfert de fichier (services/protocole FTP)
• les serveurs d ’information en ligne (serveurs WEB)
• ETHERNET TCP/IP
- un réseaux basé sur la technique de transmission ETHERNET (IEEE 802.xx) et sur
la suite de protocoles TCP/IP issues de l ’Internet
APPLICATIONSAPPLICATIONS
Structure de l’Ethernet TCP/IP
Port
Messages d ’application
Couche
Application
Couche
Protocoles applicatifs
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 10
Ethernet
ou autres
IPIP
TCPTCP UDPUDP
Transceiver (point de connexion)Support
Adresse physique (MAC-ID)
Adresse logique (Adresse IP)
Protocoles de transport
Couche
Transport
Couche
Internet
Couche
Accès Réseau
Protocoles de communication ARP, RIP,…
Les adresses Ethernet : adresse MAC (MAC-ID)
• Chaque contrôleur Ethernet a son propre adresse physique, unique dans le monde, (également
appelée l’adresse MAC ou MAC-ID)
• Les adresses MAC-ID sont utilisées dans les trames au niveau d‘Accès Réseau Ethernet
• Si les applications sur le même réseau veulent communiquer via Ethernet, elles doivent utiliser
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
00 – OE – F0 - 00 - 02 – 08
Les 3 premiers octets sont affectés au constructeur par IEEE.
Les 3 autres sont affectés (individuellement) par le constructeur de l’appareil.
Les adresses MAC « Festo »:
00 – OE – F0 – xx – xx – xx
• Si les applications sur le même réseau veulent communiquer via Ethernet, elles doivent utiliser
les protocoles du niveau supérieure : IP/TCP/UDP
• Pour communiquer avec d'autres réseaux , il faut utiliser un appareil qui permet d’accéder à ces
réseaux (par exemple un routeur) et aussi les protocoles de niveau supérieur .
11
Protocoles IP / TCP / UDP
• La protocole de communication IP assure la transmission de paquets IP :
(la fragmentation, l’adressage, le routage, la transmission de données)
• Pour réaliser ces fonctions, il exploite les trois paramètres indispensables
- L’adresse IP du destinateur
- Le masque sous-réseau
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 12
- Le masque sous-réseau
- l’adresse de la passerelle par défaut
• Le protocole IP encapsule les protocoles de transport TCP / UDP
• UDP : un protocole simple, sans connexion,
il permet d’envoyer des messages à une autre application avec un minimum de fonctionnalités
et sans garantie d’arrivée au destinataire
• TCP : un protocole « point-à-point » (en connexion), avec toutes les fonctionnalités de communication :
(p.ex. ouverture/fermeture de la connexion, contrôle de flux, acquittement des messages, la sécurité, ...)
Le standard Ethernet : l’adressage logique : l’adresse IP
Adresse IP
• Adresse IP est une adresse unique de la station sur
le réseau
• Adresse IP est définie par 4 octets (32 bits), en
Ethernet network 1
with Router
192.168.1.56
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
• Adresse IP est définie par 4 octets (32 bits), en
format Dotted Decimal Notation.
• Chaque octet peut avoir la valeur entre 0 et 255.
• Plusieurs classes d’adressage sont possibles.
Certaines adresses sont réservées; les autres sont ouvertes
pour des organisations différentes (10.x.x.x) ou pour
l’usage privé (192.168.x.x)
L’adressage IP est souvent complété par
• Netmask : qui permet de déterminer si deux stations se trouvent sur
le même sous-réseau ;
• Gateway : l’adresse du routeur.
13
192.168.1.56
Ethernet network 2
with Router
212.45.33.26
Telephone network
(as example)
Ethernet Industriel
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 14
Ethernet Industriel,
• Ethernet Industriel se différencie de l’Ethernet « bureautique » par :
- des connexions robustes
- le déterminisme des protocoles appliqués
• Pour l'utilisation d‘Ethernet dans les installations industrielles
- il faut prendre en compte l'environnement dans lequel l'équipement doit travailler
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 15
- il faut prendre en compte l'environnement dans lequel l'équipement doit travailler
(la température, l'humidité, les vibrations)
- Les composants utilisés doivent être conçus pour fonctionner dans des environnements difficiles
(IP xx, CEM, résistance mécanique,…)
- Les câbles et les connecteurs doivent être adaptés (RJ-45 IP67; M-12 ,…)
Ethernet Industriel, (oui..mais…)
• Ethernet Industriel se différencie de l’Ethernet « bureautique » par :
- des connexions robustes
- le déterminisme des protocoles appliqués
• Les mécanismes suivants permettent assurer le déterminisme des applications Ethernet
Industriel, y compris pour certaines applications Motion Control :
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 16
Industriel, y compris pour certaines applications Motion Control :
• Switched Full-Duplex Ethernet
• Fast Ethernet, ou Gigabit Ethernet,
• Protocole UDP, au lieu de TCP (multicast)
• Prioritisation des trames
• Segmentation via VLAN
• Synchronisation du temps via IEEE 1588 (distributed clock)
Ethernet Industriel : Méthodes d’Implémentation
Transport Layer
Application Layer
TCP UDP
MODBUS
/ TCP
EasyIP
TCP UDP
Real Time
Extension
Real
Time
Real
Time
Protocol
Fieldbus Application
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 17
Physical Layer
Internet Layer
Ethernet
IP/ARP/ICMP
Modified
Ethernet
Ethernet
IP/ARP/ICMP
Ethernet
Time
Protocol Protocol
« Modified Ethernet »
PROFINET IRT
EtherCat
Sercos III
SynqNet
« On TCP/IP »
Ethernet/IP,
Modbus TCP,
PROFINET CBA,
IEC61850
Ethernet TCP/IP,
Modbus TCP,
EasyIP,
Proto-à-Coco,…
IEEEIEEE 1588 (1588 (DistributedDistributed clockclock))
Common Ethernet cableCommon Ethernet cable
« On Top Ethernet »
EPL (Power Link)
PROFINET RT
CC-Link IE,
HSE
- - - - - - - Classe A - - - - - - Classe B Classe C
Ethernet Industriel : Méthodes d’Implémentation
Propriétaire
3,4OSI
PROFINET IRT
EtherCat
Sercos III
EPL (Ethernet Power Link)
CC-Link IE,
HSE,
• PROFINET, EtherCat et SECROS III sont des
solutions 100% propriétaires (contrôleur
Ethernet, pile de protocoles) avec une
transmission cyclique de trames
• Ethernet Power Link, CC-Link IE et HSE sont
basées sur le contrôleur Ethernet standards
mais les piles de protocoles sont propriétaires;
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 18
Contrôleur Ethernet
PropriétaireStandard
PropriétaireStandard
Protocoles:Couches3,4OSI
Sercos III
SynqNetP-Net
Ethernet/IP,
MODBUS TCP,
EasyIP Festo
JetSync, Vnet/IP,
IEC61850
mais les piles de protocoles sont propriétaires;
transmission cyclique contrôlée de trames
• Ethernet/IP et MODBUS sont à 100% basés
sur Ethernet Standard (contrôleur Ethernet ,
pile de protocoles);
• CC-Link IE est basé sur Gigabit Ethernet,
tandis que toutes les autres sont basées sur
FAST Ethernet (100 Mbit/s)
• Mais, seulement pour Ethernet/IP et
MODBUS TCP on pourrait aussi envisager une
transition facile vers le Gigabit Ethernet
(contrôleurs std, switches)
A
B C
Ethernet Industriel et le monde IT : Protocoles possibles
Application Layer
User Application
HTTP SMTP FTP TELNET
WWW Email
File
Transfer
MODBUS
/ TCP
Message
Real
Time
Extension
EasyIP
Fieldbus Application
TFTP SNTP DNS
BOOTP
/DHCP
File
Transfer
Time
Sync
SNMP
Network
Configuration
Fieldbus Application
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 19
Physical Layer
Internet Layer
Transport Layer
Ethernet
HTTP: Hyper Text Transfer Protocol
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol
DNS: Domain Name Server
DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol
TFTP: Trivial File Transfer Protocol
IP: Internet Protocol
ARP: Address Resolution Protocol
TCP: Transmission Control Protocol
BOOTP: Bootstrap Protocol
ICMP: Internet Control Message Protocol
UDP: User Datagram Protocol
SNTP: Simple Network Time Protocol
CI: Command Interpreter
EasyIP: Easy Internet Protocol
MODBUS/TCP: Modbus over TCP
FTP: File Transfer Protocol
SNMP: Simple Network Management
IP / ARP / ICMP
TCP UDP
Modified
Ethernet
Fieldbus
Real
Time
Protocol
Fieldbus
Protocol
The World Market for Industrial Ethernet – 2013: Protocols
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Ethernet Industriel
Les solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 21
Solutions VT Festo pour Ethernet Industriel
Protocoles supportés par CPX
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 22
Solutions VT Festo pour Ethernet Industriel
CTEL avec l’interface I-port/IO-Link (et CP-I)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 23
CTEL-Master CPX
Les nœuds CTEU pour une connexion
directe d‘un VT à un réseau/bus de
terrain :
CTEU AS-Interface
CTEU- EtherCAT
CTEU- CO
CTEU- Device Net
Solutions VT Festo pour Ethernet Industriel
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 24
MPA-L
CTEL-Master CPX
VTUB-12
CPV
CTEL- input module
CTEU- Device Net
CTEU- Profibus
CTEU-CC-LINK
Important : Nouvelle plateforme Ethernet Industriel pour CPX
Une nouvelle plateforme commune (hardware et software)
pour les nœuds de communication CPX ;
La solution qui permet :
- d’implémenter facilement les différentes versions (5) d’Ethernet Industriel
- d’avoir des caractéristiques communes pour les nœuds CPX
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Ne concerne pas
les solutions existantes
- d’avoir des caractéristiques communes pour les nœuds CPX
25
La plateforme commune EI pour CPX: le Switch intégré
Intégration d’un switch 3 Ports Ethernet :Intégration d’un switch 3 Ports Ethernet :
Un port interne et deux ports externes
Fast Ethernet : une transmission 100MBit/s Full-Duplex
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
pas
Fast Ethernet : une transmission 100MBit/s Full-Duplex
La possibilité de réaliser des structures linéaires et du
type « Daisy-Chaine » pour Ethernet
Une réduction importante de coûts d’infrastructure – pas
besoin des switches supplémentaires
Les connecteurs standard industriel : M12-4 D coded
26
L’avantage d’un switch intégré : les Topologies Flexible Ethernet
Star Tree Line (bus) Line (on-the-fly
processing)
Ring
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
EtherNet/IP
Modbus TCP
PROFINET
Powerlink
EtherNet/IP
Modbus TCP
PROFINET
Powerlink
EtherNet/IP
Modbus TCP
PROFINET
Powerlink
EtherCAT
Sercos
Sercos
EtherCAT
EtherNet/IP
PROFINET
27
La plateforme commune EI pour CPX: le WEBServer intégré
Le WebServer est accessible pour
l’ensembles de navigateurs web
(p.ex. Internet Explorer, Mozilla
Firefox,…) via l’adresse IP du
terminal CPX
Le WebServer est accessible pour
l’ensembles de navigateurs web
(p.ex. Internet Explorer, Mozilla
Firefox,…) via l’adresse IP du
terminal CPX
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
terminal CPX
La page d’accueil montre l’aperçu
du CPX et sa configuration : les
types de modules CPX, le nombre
d’octets E/S et l’info diagnostic de
chaque module.
La page Device Info affiche
l’information détaillée de chaque
module.
La page Diagnosis donne accès
aux données diagnostiques du
CPX (p.ex. historique des erreurs)
terminal CPX
La page d’accueil montre l’aperçu
du CPX et sa configuration : les
types de modules CPX, le nombre
d’octets E/S et l’info diagnostic de
chaque module.
La page Device Info affiche
l’information détaillée de chaque
module.
La page Diagnosis donne accès
aux données diagnostiques du
CPX (p.ex. historique des erreurs)
28
La plateforme commune EI pour CPX: la compatibilité CPX-FMT
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
La connexion CPX-FMT est facilement réalisée directement via
Ethernet – sans adaptateurs !
CPX-FMT facilite la configuration pour Powerlink, Profinet et
EtherNet/IP : les fonctions d’exportations des données vers
le software spécialisé (RSLogix , Siemens & Automation Studio)
La connexion CPX-FMT est facilement réalisée directement via
Ethernet – sans adaptateurs !
CPX-FMT facilite la configuration pour Powerlink, Profinet et
EtherNet/IP : les fonctions d’exportations des données vers
le software spécialisé (RSLogix , Siemens & Automation Studio)
29
La plateforme commune EI pour CPX : support pour Festo Field Device Tool
Network scanning
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 30
Network scanning
Selection function of
one or more devices √√
Single / Parallel
update
Identification facile du réseau : une simple scrutation (scanning) des nœuds connectés
Visualisation graphique : une sélection d’un nœud « à traiter » : un click sur son symbole graphique ou
sur une liste d’équipement connecté
Information détaillée pour chaque participant : p.ex. No série, No de release,…
Un traitement simultané (parallel update) de plusieurs option communes pour les participants
sélectionnés (la demande AMI) : une réduction du temps de traitement ou des mises à jour
La plateforme commune EI pour CPX : DIL-Switch 1, Operation Mode
Avec DIL-Switch 1.1, on peut sélectionner le mode du fonctionnement du CPX (comme pour FieldBus)
Par default c’est le mode Remote I/O où toutes les fonctions CPX sont contrôlées via réseau.
En mode Remote Controller, les fonctions du CPX sont contrôlées par le nœud API CPX-CEC.
Le nœud CPX-CEC peut alors transmettre ces donnée vers un niveau plus haut (p.ex. SCADA).
En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire !
Avec DIL-Switch 1.1, on peut sélectionner le mode du fonctionnement du CPX (comme pour FieldBus)
Par default c’est le mode Remote I/O où toutes les fonctions CPX sont contrôlées via réseau.
En mode Remote Controller, les fonctions du CPX sont contrôlées par le nœud API CPX-CEC.
Le nœud CPX-CEC peut alors transmettre ces donnée vers un niveau plus haut (p.ex. SCADA).
En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire !
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En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire !En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire !
La plateforme commune EI pour CPX : DIL-Switch 2, Diagnostic Mode
Fonction connue (et héritée) pour tous nœuds de communication CPX (fieldbus nodes)
Permet d’intégrer les données diagnostique dans les données E/S d’échange cyclique sur réseau.
Peut être utile quand le PLC (ou le protocole) ne support pas les autres mécanismes du diagnostic.
Fonction connue (et héritée) pour tous nœuds de communication CPX (fieldbus nodes)
Permet d’intégrer les données diagnostique dans les données E/S d’échange cyclique sur réseau.
Peut être utile quand le PLC (ou le protocole) ne support pas les autres mécanismes du diagnostic.
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 32
MODBUS/TCP
VT Festo et la communication industrielle
CPX-FEC : Modbus TCP
CPX-FB32/36 : EthernetIP,Modbus TCP
CPX-FB33/34/35 : ProfiNet
CPX-FB37/38 : EtherCAT
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
CTEU- EtherCAT
CTEU- CO
CTEU- Device Net
CTEU- Profibus
CTEU-CC-LINK
CTEU AS-Interface
MODBUS/TCP CPX-FB37/38 : EtherCAT
CPX-FB39 : Sercos III
CPX-FB40 : PowerLink
CPX-FB6 : INTERBUS
CPX-FB11 : DeviceNet
CPX-FB13 : Profibus DP
CPX-FB14 : CANopen
CPX-FB23-24 : CC-Link
Quelques informations sur chaque protocole
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 34
ProfiNet
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 35
CPX Festo : Nœud de communication ProfiNet : CPX-FB33
Nœud pour l'environnement Profinet avec le protocole
PROFINET RT
1. Connexion du terminal CPX (et CPI/IO-link/I-port) sur le
réseau ProfiNet
2 x M12-4 D-coded
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
2. Connecteurs réseau : 2 x M12-4 D-coded
3. Intégration facile tdans les architectures réseaux avec API
Siemens et Phoenix Contact
4. Mode de fonctionnement Remote I/O o(par défaut) ou
Remote Controller (en configuration avec CPX-CEC )
5. Technologie IT (TCP/IP) embarquée :
- WebServer (pour visualisation, diagnostic)
- Accès « en ligne » pour les outils software Festo (FMT/FFT)
- la messagerie (e-Mail)
Applications : le marché (générique) d’automatisme
CPX Festo : Nœud de communication ProfiNet : CPX-FB34/35
Caractéristiques techniques comme FB33 (excepté le connectique)
• Standards Ethernet supportés:
- 100 Base TX (FB34),
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
- 100 Base TX (FB34),
- 100 Base FX (FB35)
• La connectique supportée par CPX-34/35 :
- FB34 : 2x RJ45 CU (principe Push-Pull, conformité AIDA)
- FB35 : 2x SCRJ Fibre Optique (Push-Pull, conformité AIDA)
Marché : Automobile (Automotive Companies)
CPX-FB33/34/35 : Applications/Marché
PROFINET est un réseau généraliste, utilisable
dans une large gamme des applications.
Version « Metal » pour AMI
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Version « Metal » pour AMI
La mémoire amovible sur CPX FB33/34/35 permet un
remplacement rapide et simple des nœuds CPX sans
console de programmation
- Pas besoin de reconfigurer la pièce de rechange
- L’échange ne nécessite pas le personnel qualifié
- Réduction des temps d’arrêt
38
CPX-FB33/34/35 : Compétition
PROFINET est l’un de protocoles le plus utilisés dans l’Ethernet Industriel.
Par conséquence, plusieurs systèmes I/O et VT sont disponible pour ce réseau.
Le concurrents principaux sont:
SMC
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
SMC
Toute la gamme de terminaux distributeurs
EX600 comme le concurrent direct de CPX
Siemens
ET200S
Parker
En combinaison avec le système BL-67 de chez Turck
Numatics
La famille des VT G2 et G3
Bosch Rexroth
Toute la gamme de terminaux distributeurs
Concurrent direct : AV-03 avec E/S intégrées
39
EtherNet/IP : Ethernet Industrial Protocol
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 40
Festo CPX-FB36 : le nœud EtherNet/IP
FB36 Les donnés essentielles :
• 2 ports Ethernet avec le Switch intégré
• Le support de DLR – Device Level Ring
• Le fonctionnalité Quick-Connect
Très performant (RPI 1ms)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
• Très performant (RPI 1ms) (Request Packet Interval)
• Les formats de donnés SINT/ UINT pour I/O Connection
• Les objets CIP et le mapping I/O les mêmes que CPX-FB32
• Le support du protocole Modbus TCP (optionnel)
41
Ancienne génération : CPX-FB32
CPX-FB36 : Topologie Anneau (ring) : DLR
• CPX-FB36 intègre un switch 2 ports
Il peut être alors, directement intégré dans une
structure Anneau d’EtherNet/IP.
• Le switch de CPX-FB36 supporte les
fonctionnalités IEEE1588 (clock), QoS et IGMP
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
fonctionnalités IEEE1588 (clock), QoS et IGMP
nécessaires pour la fonctionnalité DLR
• CPX-FB36 fonctionne comme un « Ring-Node »
dans un anneau DLR
• La fonctionnalité DLR augmente la fiabilité
d’un réseau EtherNet/IP et permet d’éviter les
arrêts d’installation en cas d’une perte d’une
connexion
• Le temps de commutation DLR (Network
Recovery Times) est < à 3ms pour le réseau
avec 50 nœuds
42
EtherNet/IP QuickConnect
Une connexion rapide “Quick Connect”
Dans les lignes actuelles de montage robotisé (p.ex. automobile( AMI) on
a besoin d’outils interchangeables
• Le changement et le démarrage d’équipement doit être aussi rapide que
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 43
• Le changement et le démarrage d’équipement doit être aussi rapide que
possible pour avoir des cycles de production courts
La fonction « Quick Connect » sur EtherNet/IP permet de réduire le temps
du démmarage et de connexion d’environ 5s à 350ms.
Pour assurer cette fonctionnalité sur CPX-FB36:
Il faut un hardware et une fonctionnalité software spécifique pour
un nœud EtherNet/IP
Il faut gérer le conflit de la détection de l’adresse lors du démarrage
Supprimer la fonction « Test LED” lors du démarrage
Utiliser l’adressage IP Fixe seulement (non DHCP)
Désactiver les fonctions de l’auto négociation Ethernet
Une fonctionnalité spéciale pour le démarrage de connexion avec le
scanner de EtherNet/IP
Applications type
EtherNet/IP est un réseau généralisé et peut être utilisé
dans (pratiquement) toutes applications d’automatisme
Il faut seulement prendre en compte quelques précautions
pour des application :
- Motion Control (temps cycle, synchronisme,..)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
- Process Automations (les environnements ATEX)
CPX-FB36 est bien adapté surtout pour:
AMI avec la fonctionnalité Quick-Connect
44
Situation du Marché : Concurrence
EtherNet / IP est l'un des protocoles les plus utilisés dans l’Industrie.
Presque tous les concurrents proposent les terminaux de distributeurs et les E/S
compatible EtherNet/IP.
Les principaux concurrents sont :
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 45
SMC
Tous les terminaux de distributeurs avec BdT
EX600 as CPX competition
Rockwell / Allen Bradley
Modules E/S en IP20 et IP65
Parker
En combinaison avec des Modules E/S : Turck (BL-67) ou Allen Bradley
Numatics
VT de la famille G2 et G3
Bosch Rexroth
Tous les terminaux de distributeurs avec BdT
Les nouveaux terminaux avec E/S intégrées : AV-03
CPX-FB36 et Modbus TCP
Le nœud CPX-FB36 support aussi le protocole Modbus TCP
Pour activer la fonctionnalité Modbus TCP il faut commuter le DIL1.2 sur « ON ».
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
46
L’implémentation (le mapping E/S) est la même que sur le CPX-FEC (Remote I/O).
Mais les fonctions suivantes sont les mêmes pour les deux protocoles :
• L’adressage IP
• Mode Diagnostic (Status Bits / STI)
• Paramètres « System » du CPX
• WEBserver embarqué
• Intégration d’un Switch 2 ports
EtherNet/IP et Modbus TCP ne doivent
pas être utilisés ensemble, puisque
cela peut entraîner un comportement
imprévisible lorsqu'une même sortie
est contrôlée par les deux protocoles.
CPX-FB32/36 Migration
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 47
Le CPX-FB36 remplacera l’ancien CPX-FB32
Pour la même tarif , le CPX-FB36 offre plus de fonctionnalités. Plus spécialement un Switch
intégré , QuickConnect et DLR
Le CPX-FB36 résout quelques difficultés rencontrées avec le FB32
Pour la fonctionnalité basique (CIP Objects, I/O Mapping), la compatibilité est complète.
Il n’est pas prévu de phase out pour le CPX-FB32 pour l’instant. A voir l’évaluation sur le marché
du CPX-FB36
Comparison entre le CPX-FB32 et le nouveau CPX-FB36
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 48
CPX-FB32 EtherNet/IP
EtherNet/IP Product code 0x32CA
1 Port Ethernet
No DLR
No Quickconnect
Minimum RPI : 10ms
I/O-Connections only in SINT format
CPX-FB36 EtherNet/IP 2-Port
EtherNet/IP Product code 0x36CA
2 Ethernet Ports with integrated Switch
Supports DLR – Device Level Ring
Supports Quickconnect
Increased network performance (minimum RPI 1ms)
I/O Connection in SINT or UINT format
Standard CIP Objects and I/O-Mapping idem CPX-FB32
Optional Modbus/TCP support
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 49
Festo CPX-FB37 : nouveau nœud EtherCAT
Fonctions:
Protocole Ethernet Industriel : EtherCAT
Interface Ethernet : 2 ports x M12 D-coded, 100MBit/s
Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld)
Fonctions:
Protocole Ethernet Industriel : EtherCAT
Interface Ethernet : 2 ports x M12 D-coded, 100MBit/s
Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 50
Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld)
8 LEDs Diagnostic (CPX- et EtherCAT)
IP65/67
Fichier .ESI (EtherCAT Device Description) avec fonctionnalité
MDP (Modular Device Profile)
WEVserver (seulement via EoE)
DIL-Switches pour l’adressage EtherCAT (adresse 1..255)
DIL-Switches pour activer/désactiver MDP
Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld)
8 LEDs Diagnostic (CPX- et EtherCAT)
IP65/67
Fichier .ESI (EtherCAT Device Description) avec fonctionnalité
MDP (Modular Device Profile)
WEVserver (seulement via EoE)
DIL-Switches pour l’adressage EtherCAT (adresse 1..255)
DIL-Switches pour activer/désactiver MDP
EtherCAT: CPX-FB37 Modular Device Profile (MDP)
Sans MDP, il faut mettre un
seul élément où toutes les
E/S sont déclarées
Avec MDP, chaque Module
possède les champs séparés
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 51
possède les champs séparés
Bénéfice de MDP
Configuration Modulaire de
CPX – sa présentation dans
TwinCAT correspond à sa
configuration physique.
Les E/S sont « mappées » et
leur affectation est plus
fléxible
Bénéfice de MDP
Configuration Modulaire de
CPX – sa présentation dans
TwinCAT correspond à sa
configuration physique.
Les E/S sont « mappées » et
leur affectation est plus
fléxible
EtherCAT: CPX-FB37 Modular Device Profile : les paramètres
Sans MDP ( le cas de CPX-FB38) Avec MDP (CPX-FB37)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 52
Bits et octets
génériques, sans
description
Tous les paramètres
correspond au
module déclaré
EtherCAT: CPX-FB38 vs. CPX-FB37
Features CPX-FB 38
serie R06
CPX-FB38
New serie R07 (AE169172)
released
CPX-EtherCAT (FB37)
New Serie R01
Planned Q1/2014
Hardware Infineon C161PI /
ET1100 ASIC
Infineon C161PI / ET1100 ASIC Freescale I.MX25 / XILINX
Spartan 6
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 53
ET1100 ASIC Spartan 6
DIL switches no no yes
Fixed konfiguration yes yes yes
Diagnosis over CoE no yes yes
Parametrization over CoE no yes (20 modules) yes
Modular Device Profile no no yes
FoE (File over EC) no no yes
EoE (Ethernet over EC) no no yes
DC (Distributed Clocks) no no yes
EtherCAT: Coexistence du CPX-FB38 et du CPX-FB37
Les 2 modules EtherCAT coexisteront. Le phase-out du CPX-FB38 n’est pas prévu.
Compatibilité:
Les connections sont différentes. “in” est au dessus, “out” est en bas du module.
Pour remplacer CPX-FB38 par le CPX-FB37, il faut désactiver MDP (DIL-Switch en position
“fixed configuration”)
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 54
“fixed configuration”)
Si un CPX-FB37 avec MDP est remplacé par un CPX-FB38, il faut spécifier ceci dans le
software de configuration. Le paramétrage précédent sera alors perdu!
Le prix suit les fonctionnalités!
CPX-FB38: Price attractif, moins de fonctions
CPX-FB37: Prix plus élévé, plus de fonctions
Valve Terminals:
Multipin box (e.g. from B&R)
SMC
EX260
EX600-SEC
Valve Terminals:
Multipin box (e.g. from B&R)
SMC
EX260
EX600-SEC
EtherCAT: Competition
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Remote I/O:
Beckhoff propôse des E/S déportées en IP20 et IP65/67.
Puisque Beckhoff utilise EtherCAT aussi comme le bus de
communication, toute les fonctionnalités d’ EtherCAT sont
très bien intégrées
Remote I/O:
Beckhoff propôse des E/S déportées en IP20 et IP65/67.
Puisque Beckhoff utilise EtherCAT aussi comme le bus de
communication, toute les fonctionnalités d’ EtherCAT sont
très bien intégrées
EX600-SEC
Bosch-Rexroth:
AES Fieldbus-Module
Disponible aussi pour AV-03
EX600-SEC
Bosch-Rexroth:
AES Fieldbus-Module
Disponible aussi pour AV-03
Le CPX-FB37 a un concept de diagnostique
meilleur que celui de SMC
55
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 56
Aperçu du CPX-FB39
FB39 Essentiels
Protocole Ethernet Protocol: sercos
Interface Ethernet : 2 x M12 D-coded, Fast Ethernet
Compatibilité : CPX-MMI, CPX-FMT, FFT
8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos
FB39 Essentiels
Protocole Ethernet Protocol: sercos
Interface Ethernet : 2 x M12 D-coded, Fast Ethernet
Compatibilité : CPX-MMI, CPX-FMT, FFT
8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 57
8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos
Support e profile sercos : FSP_IO
8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos
Support e profile sercos : FSP_IO
Mise en œuvre : l’adressage Sercos
Le protocole sercos propose 2 différent types d’adressage :
1. Topology Address qui décrit la position du nœud dans le anneau (ring) sercos. Cette adresse
peut être changée uniquement en cas du changement de la position du noeud.
2. Sercos Address est l’unique ID du nœud qui peut être assigné par l’utilisateur
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Le sercos Address peut être fixée soit via paramètre sercos IDN (S-0-1040) ou avec le DIL-Switch 3.
Le switch DIL-3 permet affecter l’adresse entre 1 et 255.
Si le DIL-3 est positionné à « all off » (Value = 0), l’adresse sercos peut être affecté via l’objet
IDN S-0-1040.
58
affecté via
S-0-1040
Fixé à 38
FSP CPX-FB39 Sercos : Function Specific Profile
Le CPX-FB39 supporte FSP_IO (Function Specific Profile IO )
En fonction de sa configuration, les modules CPX seront « mappés » selon différente groupes :
IO-Function Groups:
IO Funktionsgruppe Name
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Les Classes supportées
IO_Basic
IO_Diagnostic
IO_OpMon
59
S-0-1500.SI.0 Bus Coupler
S-0-1502.SI.0 Digital Output
S-0-1503.SI.0 Digital Input
S-0-1504.SI.0 Analog Output
S-0-1505.SI.0 Analog Input
S-0-1507.SI.0 Complex Protocol
S-0-1508.SI.0 Sub bus Master
S-0-1516.SI.0 Passive
Sercos: Intégration du CPX via SDDML
•Le standard sercos spécifie un outil de la description d’équipement :
SDDML (Sercos Device Description Markup Language).
•Cet outil basé sur XML permet de supporter l’équipement modulaire E/S comme CPX.
•Mais le CPX peut être aussi configuré avec les outils software de différents constructeurs.
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
•Mais le CPX peut être aussi configuré avec les outils software de différents constructeurs.
•La configuration CPX peut être facilement étendue car chaque module de CPX doit posseder son
propre fichier SDDML.
•Le fichier SDDML pourra être téléchargé sur le Festo Support Portal dès que le CPX-FB39 sera
disponible http://ww.festo.com/sp/cpx
60
Sercos: Concurrence
Il existe une solution « Valve-Terminals » pour sercos :
Bosch Rexroth – BDC Fieldbus-System qui intégre la plupart de VT Bosch Rexroth
comme HF-02/03/04, CD01/02.
le nouveau système AV-03 est un concurrent sérieux pour MPA/MPA-L
Beaucoup d’utilisateurs utilisent les sorties déportés Sercos avec les VT multipôles.
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
Beaucoup d’utilisateurs utilisent les sorties déportés Sercos avec les VT multipôles.
P.ex.
Phoenix Contact (FieldLine, Axioline)
B&R (X20)
Schneider Electric (Brand labled B&R X20 System)
Wago (Speedway IP65)
CPX-MPA et CPX-MPA-L correspond parfaitement aux applications demandées. Mais sont
quand même assez cher pour des utilisateurs qui cherchent jouer sur des prix.
61
Sercos est une technologie chère
Donc, l’utilisation du CPX n’affecte pas trop
les coûts générales de l’application!
The End
F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo

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  • 1. Les bases d’Ethernet Industriel : solutions pour VT Festo F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
  • 2. Introduction • Le principal but de cette présentation est de vous montrer qu’est-ce que c’est Ethernet Industriel et comment il fonctionne F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 2 c’est Ethernet Industriel et comment il fonctionne • En parlant de solutions technologiques FESTO pour les Terminaux Distributeurs, nous allons essayer de vous présenter tous les différents types d'Ethernet Industriel proposés sur le marché, y compris SERCOS et POWERLINK • Nous espérons que cette session vous aidera dans vous contacts avec les clients en vous fournissant plus de connaissances sur ce sujet et en vous aidant à utiliser les termes corrects
  • 3. Ethernet Industriel et les autres réseaux de communication industrielle 1. Dans le passé, les taches de communication ont été principalement assurées par les Bus de Terrain, différents à chaque niveau de la pyramide C.I.M. (p.ex Ethernet, Profibus, AS-I,…) 2. Suite à l’évolution des moyens de production, l’équipement technologique actuel doit exploiter plus de données et surtout, il doit pouvoir dialoguer directement avec le système de gestion (planification, production, maintenance, qualité, logistique,…) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 3 (planification, production, maintenance, qualité, logistique,…) 3. Et c’est l’Ethernet Industriel qui permet de créer les infrastructures de communication s ’étendent de l’environnement bureautique jusqu’aux machines de production et l’équipement de terrain. Usine (GFAO, MES,…) Cellule/Atelier Ligne Machine Capteurs / Actionneurs
  • 4. Evolution des Bus de Terrain (migration vers Ethernet Industriel) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 4 Source: SERCOS International Par WG
  • 5. Pourquoi Ethernet Industriel ? 1. Un seule type du réseau capable de communiquer avec tout l’équipement (du type différent) à chaque niveau de la structure de l’automatisation d’une usine 2. Plus de la bande passante, donc plus de données à échanger, plus vite et en toute sécurité F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 5 échanger, plus vite et en toute sécurité 3. Possibilité d'utiliser l’équipement standard : routeurs, commutateurs, concentrateurs, câbles et fibre optique 4. La possibilité de connecter et de configurer le nouveau participant à distance et n’import où (p.ex. via Internet), plus d’interopérabilité 5. Intégration de l’automatisme dans le monde de la gestion (production planning , reporting, logistics) 6. Possibilité d’intégrer les bus de terrain existants dans le réseau global d’entreprise (via passerelles « proxy »)
  • 6. C’est quoi Ethernet Industriel ? Ethernet ?? TCP/IP ?? Ethernet Industriel (Industrial Ethernet ,IE) se réfère à l'utilisation d’Ethernet standard dans un environnement industriel, pour l'automatisation ou le contrôle de processus F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 6 HTTP ?? SMTP ?? UDP ?? processus Ethernet standard a été défini en 1983 par IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers):IEEE 802.3 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) qui n’est pas déterministe Mais, Ethernet Industriel se différencie de l’Ethernet « bureautique » par des connexions robustes et l’aspect déterministe de protocoles appliqués FTP ??
  • 7. Ethernet standard F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 7
  • 8. Le standard Ethernet • ETHERNET c’est la spécification d’une technique de transmission de données( conçue au milieu des années 1970), communément employée pour des réseaux locaux. • Cette spécification a été standardisée en 1983 par IEEE : les normes IEEE 802.xx F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 8 • Cette spécification a été standardisée en 1983 par IEEE : les normes IEEE 802.xx • Important: ETHERNET (IEEE 802.3) sans protocole de communication n’est pas un réseau mais un médium normalisé !!!. 1. IEEE 802.3 : 10 Mbit/s – Ethernet Standard 2. IEEE 802.3u : 100 Mbit/s – Fast Ethernet 3. IEEE 802.3ab : 1 Gbit/s – Gigabit Ethernet 4. IEEE 802.3ae : 10 Gbit/s – 10 Gigabit Ethernet
  • 9. Le standard Ethernet • INTERNET est un ensemble de réseaux interconnectés utilisant les mêmes protocoles de communication : TCP/IP. • Les services les plus utilisés d’INTERNET sont : F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 9 • Les services les plus utilisés d’INTERNET sont : • la messagerie (E-mail) • le transfert de fichier (services/protocole FTP) • les serveurs d ’information en ligne (serveurs WEB) • ETHERNET TCP/IP - un réseaux basé sur la technique de transmission ETHERNET (IEEE 802.xx) et sur la suite de protocoles TCP/IP issues de l ’Internet
  • 10. APPLICATIONSAPPLICATIONS Structure de l’Ethernet TCP/IP Port Messages d ’application Couche Application Couche Protocoles applicatifs F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 10 Ethernet ou autres IPIP TCPTCP UDPUDP Transceiver (point de connexion)Support Adresse physique (MAC-ID) Adresse logique (Adresse IP) Protocoles de transport Couche Transport Couche Internet Couche Accès Réseau Protocoles de communication ARP, RIP,…
  • 11. Les adresses Ethernet : adresse MAC (MAC-ID) • Chaque contrôleur Ethernet a son propre adresse physique, unique dans le monde, (également appelée l’adresse MAC ou MAC-ID) • Les adresses MAC-ID sont utilisées dans les trames au niveau d‘Accès Réseau Ethernet • Si les applications sur le même réseau veulent communiquer via Ethernet, elles doivent utiliser F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 00 – OE – F0 - 00 - 02 – 08 Les 3 premiers octets sont affectés au constructeur par IEEE. Les 3 autres sont affectés (individuellement) par le constructeur de l’appareil. Les adresses MAC « Festo »: 00 – OE – F0 – xx – xx – xx • Si les applications sur le même réseau veulent communiquer via Ethernet, elles doivent utiliser les protocoles du niveau supérieure : IP/TCP/UDP • Pour communiquer avec d'autres réseaux , il faut utiliser un appareil qui permet d’accéder à ces réseaux (par exemple un routeur) et aussi les protocoles de niveau supérieur . 11
  • 12. Protocoles IP / TCP / UDP • La protocole de communication IP assure la transmission de paquets IP : (la fragmentation, l’adressage, le routage, la transmission de données) • Pour réaliser ces fonctions, il exploite les trois paramètres indispensables - L’adresse IP du destinateur - Le masque sous-réseau F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 12 - Le masque sous-réseau - l’adresse de la passerelle par défaut • Le protocole IP encapsule les protocoles de transport TCP / UDP • UDP : un protocole simple, sans connexion, il permet d’envoyer des messages à une autre application avec un minimum de fonctionnalités et sans garantie d’arrivée au destinataire • TCP : un protocole « point-à-point » (en connexion), avec toutes les fonctionnalités de communication : (p.ex. ouverture/fermeture de la connexion, contrôle de flux, acquittement des messages, la sécurité, ...)
  • 13. Le standard Ethernet : l’adressage logique : l’adresse IP Adresse IP • Adresse IP est une adresse unique de la station sur le réseau • Adresse IP est définie par 4 octets (32 bits), en Ethernet network 1 with Router 192.168.1.56 F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo • Adresse IP est définie par 4 octets (32 bits), en format Dotted Decimal Notation. • Chaque octet peut avoir la valeur entre 0 et 255. • Plusieurs classes d’adressage sont possibles. Certaines adresses sont réservées; les autres sont ouvertes pour des organisations différentes (10.x.x.x) ou pour l’usage privé (192.168.x.x) L’adressage IP est souvent complété par • Netmask : qui permet de déterminer si deux stations se trouvent sur le même sous-réseau ; • Gateway : l’adresse du routeur. 13 192.168.1.56 Ethernet network 2 with Router 212.45.33.26 Telephone network (as example)
  • 14. Ethernet Industriel F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 14
  • 15. Ethernet Industriel, • Ethernet Industriel se différencie de l’Ethernet « bureautique » par : - des connexions robustes - le déterminisme des protocoles appliqués • Pour l'utilisation d‘Ethernet dans les installations industrielles - il faut prendre en compte l'environnement dans lequel l'équipement doit travailler F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 15 - il faut prendre en compte l'environnement dans lequel l'équipement doit travailler (la température, l'humidité, les vibrations) - Les composants utilisés doivent être conçus pour fonctionner dans des environnements difficiles (IP xx, CEM, résistance mécanique,…) - Les câbles et les connecteurs doivent être adaptés (RJ-45 IP67; M-12 ,…)
  • 16. Ethernet Industriel, (oui..mais…) • Ethernet Industriel se différencie de l’Ethernet « bureautique » par : - des connexions robustes - le déterminisme des protocoles appliqués • Les mécanismes suivants permettent assurer le déterminisme des applications Ethernet Industriel, y compris pour certaines applications Motion Control : F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 16 Industriel, y compris pour certaines applications Motion Control : • Switched Full-Duplex Ethernet • Fast Ethernet, ou Gigabit Ethernet, • Protocole UDP, au lieu de TCP (multicast) • Prioritisation des trames • Segmentation via VLAN • Synchronisation du temps via IEEE 1588 (distributed clock)
  • 17. Ethernet Industriel : Méthodes d’Implémentation Transport Layer Application Layer TCP UDP MODBUS / TCP EasyIP TCP UDP Real Time Extension Real Time Real Time Protocol Fieldbus Application F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 17 Physical Layer Internet Layer Ethernet IP/ARP/ICMP Modified Ethernet Ethernet IP/ARP/ICMP Ethernet Time Protocol Protocol « Modified Ethernet » PROFINET IRT EtherCat Sercos III SynqNet « On TCP/IP » Ethernet/IP, Modbus TCP, PROFINET CBA, IEC61850 Ethernet TCP/IP, Modbus TCP, EasyIP, Proto-à-Coco,… IEEEIEEE 1588 (1588 (DistributedDistributed clockclock)) Common Ethernet cableCommon Ethernet cable « On Top Ethernet » EPL (Power Link) PROFINET RT CC-Link IE, HSE - - - - - - - Classe A - - - - - - Classe B Classe C
  • 18. Ethernet Industriel : Méthodes d’Implémentation Propriétaire 3,4OSI PROFINET IRT EtherCat Sercos III EPL (Ethernet Power Link) CC-Link IE, HSE, • PROFINET, EtherCat et SECROS III sont des solutions 100% propriétaires (contrôleur Ethernet, pile de protocoles) avec une transmission cyclique de trames • Ethernet Power Link, CC-Link IE et HSE sont basées sur le contrôleur Ethernet standards mais les piles de protocoles sont propriétaires; F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 18 Contrôleur Ethernet PropriétaireStandard PropriétaireStandard Protocoles:Couches3,4OSI Sercos III SynqNetP-Net Ethernet/IP, MODBUS TCP, EasyIP Festo JetSync, Vnet/IP, IEC61850 mais les piles de protocoles sont propriétaires; transmission cyclique contrôlée de trames • Ethernet/IP et MODBUS sont à 100% basés sur Ethernet Standard (contrôleur Ethernet , pile de protocoles); • CC-Link IE est basé sur Gigabit Ethernet, tandis que toutes les autres sont basées sur FAST Ethernet (100 Mbit/s) • Mais, seulement pour Ethernet/IP et MODBUS TCP on pourrait aussi envisager une transition facile vers le Gigabit Ethernet (contrôleurs std, switches) A B C
  • 19. Ethernet Industriel et le monde IT : Protocoles possibles Application Layer User Application HTTP SMTP FTP TELNET WWW Email File Transfer MODBUS / TCP Message Real Time Extension EasyIP Fieldbus Application TFTP SNTP DNS BOOTP /DHCP File Transfer Time Sync SNMP Network Configuration Fieldbus Application F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 19 Physical Layer Internet Layer Transport Layer Ethernet HTTP: Hyper Text Transfer Protocol SMTP: Simple Mail Transfer Protocol DNS: Domain Name Server DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol TFTP: Trivial File Transfer Protocol IP: Internet Protocol ARP: Address Resolution Protocol TCP: Transmission Control Protocol BOOTP: Bootstrap Protocol ICMP: Internet Control Message Protocol UDP: User Datagram Protocol SNTP: Simple Network Time Protocol CI: Command Interpreter EasyIP: Easy Internet Protocol MODBUS/TCP: Modbus over TCP FTP: File Transfer Protocol SNMP: Simple Network Management IP / ARP / ICMP TCP UDP Modified Ethernet Fieldbus Real Time Protocol Fieldbus Protocol
  • 20. The World Market for Industrial Ethernet – 2013: Protocols F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo
  • 21. Ethernet Industriel Les solutions Ethernet Industriel pour VT Festo F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 21
  • 22. Solutions VT Festo pour Ethernet Industriel Protocoles supportés par CPX F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 22
  • 23. Solutions VT Festo pour Ethernet Industriel CTEL avec l’interface I-port/IO-Link (et CP-I) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 23
  • 24. CTEL-Master CPX Les nœuds CTEU pour une connexion directe d‘un VT à un réseau/bus de terrain : CTEU AS-Interface CTEU- EtherCAT CTEU- CO CTEU- Device Net Solutions VT Festo pour Ethernet Industriel F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 24 MPA-L CTEL-Master CPX VTUB-12 CPV CTEL- input module CTEU- Device Net CTEU- Profibus CTEU-CC-LINK
  • 25. Important : Nouvelle plateforme Ethernet Industriel pour CPX Une nouvelle plateforme commune (hardware et software) pour les nœuds de communication CPX ; La solution qui permet : - d’implémenter facilement les différentes versions (5) d’Ethernet Industriel - d’avoir des caractéristiques communes pour les nœuds CPX F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo Ne concerne pas les solutions existantes - d’avoir des caractéristiques communes pour les nœuds CPX 25
  • 26. La plateforme commune EI pour CPX: le Switch intégré Intégration d’un switch 3 Ports Ethernet :Intégration d’un switch 3 Ports Ethernet : Un port interne et deux ports externes Fast Ethernet : une transmission 100MBit/s Full-Duplex F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo pas Fast Ethernet : une transmission 100MBit/s Full-Duplex La possibilité de réaliser des structures linéaires et du type « Daisy-Chaine » pour Ethernet Une réduction importante de coûts d’infrastructure – pas besoin des switches supplémentaires Les connecteurs standard industriel : M12-4 D coded 26
  • 27. L’avantage d’un switch intégré : les Topologies Flexible Ethernet Star Tree Line (bus) Line (on-the-fly processing) Ring F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo EtherNet/IP Modbus TCP PROFINET Powerlink EtherNet/IP Modbus TCP PROFINET Powerlink EtherNet/IP Modbus TCP PROFINET Powerlink EtherCAT Sercos Sercos EtherCAT EtherNet/IP PROFINET 27
  • 28. La plateforme commune EI pour CPX: le WEBServer intégré Le WebServer est accessible pour l’ensembles de navigateurs web (p.ex. Internet Explorer, Mozilla Firefox,…) via l’adresse IP du terminal CPX Le WebServer est accessible pour l’ensembles de navigateurs web (p.ex. Internet Explorer, Mozilla Firefox,…) via l’adresse IP du terminal CPX F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo terminal CPX La page d’accueil montre l’aperçu du CPX et sa configuration : les types de modules CPX, le nombre d’octets E/S et l’info diagnostic de chaque module. La page Device Info affiche l’information détaillée de chaque module. La page Diagnosis donne accès aux données diagnostiques du CPX (p.ex. historique des erreurs) terminal CPX La page d’accueil montre l’aperçu du CPX et sa configuration : les types de modules CPX, le nombre d’octets E/S et l’info diagnostic de chaque module. La page Device Info affiche l’information détaillée de chaque module. La page Diagnosis donne accès aux données diagnostiques du CPX (p.ex. historique des erreurs) 28
  • 29. La plateforme commune EI pour CPX: la compatibilité CPX-FMT F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo La connexion CPX-FMT est facilement réalisée directement via Ethernet – sans adaptateurs ! CPX-FMT facilite la configuration pour Powerlink, Profinet et EtherNet/IP : les fonctions d’exportations des données vers le software spécialisé (RSLogix , Siemens & Automation Studio) La connexion CPX-FMT est facilement réalisée directement via Ethernet – sans adaptateurs ! CPX-FMT facilite la configuration pour Powerlink, Profinet et EtherNet/IP : les fonctions d’exportations des données vers le software spécialisé (RSLogix , Siemens & Automation Studio) 29
  • 30. La plateforme commune EI pour CPX : support pour Festo Field Device Tool Network scanning F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 30 Network scanning Selection function of one or more devices √√ Single / Parallel update Identification facile du réseau : une simple scrutation (scanning) des nœuds connectés Visualisation graphique : une sélection d’un nœud « à traiter » : un click sur son symbole graphique ou sur une liste d’équipement connecté Information détaillée pour chaque participant : p.ex. No série, No de release,… Un traitement simultané (parallel update) de plusieurs option communes pour les participants sélectionnés (la demande AMI) : une réduction du temps de traitement ou des mises à jour
  • 31. La plateforme commune EI pour CPX : DIL-Switch 1, Operation Mode Avec DIL-Switch 1.1, on peut sélectionner le mode du fonctionnement du CPX (comme pour FieldBus) Par default c’est le mode Remote I/O où toutes les fonctions CPX sont contrôlées via réseau. En mode Remote Controller, les fonctions du CPX sont contrôlées par le nœud API CPX-CEC. Le nœud CPX-CEC peut alors transmettre ces donnée vers un niveau plus haut (p.ex. SCADA). En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire ! Avec DIL-Switch 1.1, on peut sélectionner le mode du fonctionnement du CPX (comme pour FieldBus) Par default c’est le mode Remote I/O où toutes les fonctions CPX sont contrôlées via réseau. En mode Remote Controller, les fonctions du CPX sont contrôlées par le nœud API CPX-CEC. Le nœud CPX-CEC peut alors transmettre ces donnée vers un niveau plus haut (p.ex. SCADA). En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire ! F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 31 En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire !En mode Remote Controller, l’utilisation d’un CPX-CEC ou CPX-FEC devient obligatoire !
  • 32. La plateforme commune EI pour CPX : DIL-Switch 2, Diagnostic Mode Fonction connue (et héritée) pour tous nœuds de communication CPX (fieldbus nodes) Permet d’intégrer les données diagnostique dans les données E/S d’échange cyclique sur réseau. Peut être utile quand le PLC (ou le protocole) ne support pas les autres mécanismes du diagnostic. Fonction connue (et héritée) pour tous nœuds de communication CPX (fieldbus nodes) Permet d’intégrer les données diagnostique dans les données E/S d’échange cyclique sur réseau. Peut être utile quand le PLC (ou le protocole) ne support pas les autres mécanismes du diagnostic. F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 32
  • 33. MODBUS/TCP VT Festo et la communication industrielle CPX-FEC : Modbus TCP CPX-FB32/36 : EthernetIP,Modbus TCP CPX-FB33/34/35 : ProfiNet CPX-FB37/38 : EtherCAT F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo CTEU- EtherCAT CTEU- CO CTEU- Device Net CTEU- Profibus CTEU-CC-LINK CTEU AS-Interface MODBUS/TCP CPX-FB37/38 : EtherCAT CPX-FB39 : Sercos III CPX-FB40 : PowerLink CPX-FB6 : INTERBUS CPX-FB11 : DeviceNet CPX-FB13 : Profibus DP CPX-FB14 : CANopen CPX-FB23-24 : CC-Link
  • 34. Quelques informations sur chaque protocole F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 34
  • 35. ProfiNet F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 35
  • 36. CPX Festo : Nœud de communication ProfiNet : CPX-FB33 Nœud pour l'environnement Profinet avec le protocole PROFINET RT 1. Connexion du terminal CPX (et CPI/IO-link/I-port) sur le réseau ProfiNet 2 x M12-4 D-coded F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 2. Connecteurs réseau : 2 x M12-4 D-coded 3. Intégration facile tdans les architectures réseaux avec API Siemens et Phoenix Contact 4. Mode de fonctionnement Remote I/O o(par défaut) ou Remote Controller (en configuration avec CPX-CEC ) 5. Technologie IT (TCP/IP) embarquée : - WebServer (pour visualisation, diagnostic) - Accès « en ligne » pour les outils software Festo (FMT/FFT) - la messagerie (e-Mail) Applications : le marché (générique) d’automatisme
  • 37. CPX Festo : Nœud de communication ProfiNet : CPX-FB34/35 Caractéristiques techniques comme FB33 (excepté le connectique) • Standards Ethernet supportés: - 100 Base TX (FB34), F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo - 100 Base TX (FB34), - 100 Base FX (FB35) • La connectique supportée par CPX-34/35 : - FB34 : 2x RJ45 CU (principe Push-Pull, conformité AIDA) - FB35 : 2x SCRJ Fibre Optique (Push-Pull, conformité AIDA) Marché : Automobile (Automotive Companies)
  • 38. CPX-FB33/34/35 : Applications/Marché PROFINET est un réseau généraliste, utilisable dans une large gamme des applications. Version « Metal » pour AMI F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo Version « Metal » pour AMI La mémoire amovible sur CPX FB33/34/35 permet un remplacement rapide et simple des nœuds CPX sans console de programmation - Pas besoin de reconfigurer la pièce de rechange - L’échange ne nécessite pas le personnel qualifié - Réduction des temps d’arrêt 38
  • 39. CPX-FB33/34/35 : Compétition PROFINET est l’un de protocoles le plus utilisés dans l’Ethernet Industriel. Par conséquence, plusieurs systèmes I/O et VT sont disponible pour ce réseau. Le concurrents principaux sont: SMC F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo SMC Toute la gamme de terminaux distributeurs EX600 comme le concurrent direct de CPX Siemens ET200S Parker En combinaison avec le système BL-67 de chez Turck Numatics La famille des VT G2 et G3 Bosch Rexroth Toute la gamme de terminaux distributeurs Concurrent direct : AV-03 avec E/S intégrées 39
  • 40. EtherNet/IP : Ethernet Industrial Protocol F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 40
  • 41. Festo CPX-FB36 : le nœud EtherNet/IP FB36 Les donnés essentielles : • 2 ports Ethernet avec le Switch intégré • Le support de DLR – Device Level Ring • Le fonctionnalité Quick-Connect Très performant (RPI 1ms) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo • Très performant (RPI 1ms) (Request Packet Interval) • Les formats de donnés SINT/ UINT pour I/O Connection • Les objets CIP et le mapping I/O les mêmes que CPX-FB32 • Le support du protocole Modbus TCP (optionnel) 41 Ancienne génération : CPX-FB32
  • 42. CPX-FB36 : Topologie Anneau (ring) : DLR • CPX-FB36 intègre un switch 2 ports Il peut être alors, directement intégré dans une structure Anneau d’EtherNet/IP. • Le switch de CPX-FB36 supporte les fonctionnalités IEEE1588 (clock), QoS et IGMP F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo fonctionnalités IEEE1588 (clock), QoS et IGMP nécessaires pour la fonctionnalité DLR • CPX-FB36 fonctionne comme un « Ring-Node » dans un anneau DLR • La fonctionnalité DLR augmente la fiabilité d’un réseau EtherNet/IP et permet d’éviter les arrêts d’installation en cas d’une perte d’une connexion • Le temps de commutation DLR (Network Recovery Times) est < à 3ms pour le réseau avec 50 nœuds 42
  • 43. EtherNet/IP QuickConnect Une connexion rapide “Quick Connect” Dans les lignes actuelles de montage robotisé (p.ex. automobile( AMI) on a besoin d’outils interchangeables • Le changement et le démarrage d’équipement doit être aussi rapide que F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 43 • Le changement et le démarrage d’équipement doit être aussi rapide que possible pour avoir des cycles de production courts La fonction « Quick Connect » sur EtherNet/IP permet de réduire le temps du démmarage et de connexion d’environ 5s à 350ms. Pour assurer cette fonctionnalité sur CPX-FB36: Il faut un hardware et une fonctionnalité software spécifique pour un nœud EtherNet/IP Il faut gérer le conflit de la détection de l’adresse lors du démarrage Supprimer la fonction « Test LED” lors du démarrage Utiliser l’adressage IP Fixe seulement (non DHCP) Désactiver les fonctions de l’auto négociation Ethernet Une fonctionnalité spéciale pour le démarrage de connexion avec le scanner de EtherNet/IP
  • 44. Applications type EtherNet/IP est un réseau généralisé et peut être utilisé dans (pratiquement) toutes applications d’automatisme Il faut seulement prendre en compte quelques précautions pour des application : - Motion Control (temps cycle, synchronisme,..) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo - Process Automations (les environnements ATEX) CPX-FB36 est bien adapté surtout pour: AMI avec la fonctionnalité Quick-Connect 44
  • 45. Situation du Marché : Concurrence EtherNet / IP est l'un des protocoles les plus utilisés dans l’Industrie. Presque tous les concurrents proposent les terminaux de distributeurs et les E/S compatible EtherNet/IP. Les principaux concurrents sont : F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 45 SMC Tous les terminaux de distributeurs avec BdT EX600 as CPX competition Rockwell / Allen Bradley Modules E/S en IP20 et IP65 Parker En combinaison avec des Modules E/S : Turck (BL-67) ou Allen Bradley Numatics VT de la famille G2 et G3 Bosch Rexroth Tous les terminaux de distributeurs avec BdT Les nouveaux terminaux avec E/S intégrées : AV-03
  • 46. CPX-FB36 et Modbus TCP Le nœud CPX-FB36 support aussi le protocole Modbus TCP Pour activer la fonctionnalité Modbus TCP il faut commuter le DIL1.2 sur « ON ». F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 46 L’implémentation (le mapping E/S) est la même que sur le CPX-FEC (Remote I/O). Mais les fonctions suivantes sont les mêmes pour les deux protocoles : • L’adressage IP • Mode Diagnostic (Status Bits / STI) • Paramètres « System » du CPX • WEBserver embarqué • Intégration d’un Switch 2 ports EtherNet/IP et Modbus TCP ne doivent pas être utilisés ensemble, puisque cela peut entraîner un comportement imprévisible lorsqu'une même sortie est contrôlée par les deux protocoles.
  • 47. CPX-FB32/36 Migration F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 47 Le CPX-FB36 remplacera l’ancien CPX-FB32 Pour la même tarif , le CPX-FB36 offre plus de fonctionnalités. Plus spécialement un Switch intégré , QuickConnect et DLR Le CPX-FB36 résout quelques difficultés rencontrées avec le FB32 Pour la fonctionnalité basique (CIP Objects, I/O Mapping), la compatibilité est complète. Il n’est pas prévu de phase out pour le CPX-FB32 pour l’instant. A voir l’évaluation sur le marché du CPX-FB36
  • 48. Comparison entre le CPX-FB32 et le nouveau CPX-FB36 F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 48 CPX-FB32 EtherNet/IP EtherNet/IP Product code 0x32CA 1 Port Ethernet No DLR No Quickconnect Minimum RPI : 10ms I/O-Connections only in SINT format CPX-FB36 EtherNet/IP 2-Port EtherNet/IP Product code 0x36CA 2 Ethernet Ports with integrated Switch Supports DLR – Device Level Ring Supports Quickconnect Increased network performance (minimum RPI 1ms) I/O Connection in SINT or UINT format Standard CIP Objects and I/O-Mapping idem CPX-FB32 Optional Modbus/TCP support
  • 49. F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 49
  • 50. Festo CPX-FB37 : nouveau nœud EtherCAT Fonctions: Protocole Ethernet Industriel : EtherCAT Interface Ethernet : 2 ports x M12 D-coded, 100MBit/s Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld) Fonctions: Protocole Ethernet Industriel : EtherCAT Interface Ethernet : 2 ports x M12 D-coded, 100MBit/s Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 50 Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld) 8 LEDs Diagnostic (CPX- et EtherCAT) IP65/67 Fichier .ESI (EtherCAT Device Description) avec fonctionnalité MDP (Modular Device Profile) WEVserver (seulement via EoE) DIL-Switches pour l’adressage EtherCAT (adresse 1..255) DIL-Switches pour activer/désactiver MDP Interface diagnostic pour CPX-MMI (Handheld) 8 LEDs Diagnostic (CPX- et EtherCAT) IP65/67 Fichier .ESI (EtherCAT Device Description) avec fonctionnalité MDP (Modular Device Profile) WEVserver (seulement via EoE) DIL-Switches pour l’adressage EtherCAT (adresse 1..255) DIL-Switches pour activer/désactiver MDP
  • 51. EtherCAT: CPX-FB37 Modular Device Profile (MDP) Sans MDP, il faut mettre un seul élément où toutes les E/S sont déclarées Avec MDP, chaque Module possède les champs séparés F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 51 possède les champs séparés Bénéfice de MDP Configuration Modulaire de CPX – sa présentation dans TwinCAT correspond à sa configuration physique. Les E/S sont « mappées » et leur affectation est plus fléxible Bénéfice de MDP Configuration Modulaire de CPX – sa présentation dans TwinCAT correspond à sa configuration physique. Les E/S sont « mappées » et leur affectation est plus fléxible
  • 52. EtherCAT: CPX-FB37 Modular Device Profile : les paramètres Sans MDP ( le cas de CPX-FB38) Avec MDP (CPX-FB37) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 52 Bits et octets génériques, sans description Tous les paramètres correspond au module déclaré
  • 53. EtherCAT: CPX-FB38 vs. CPX-FB37 Features CPX-FB 38 serie R06 CPX-FB38 New serie R07 (AE169172) released CPX-EtherCAT (FB37) New Serie R01 Planned Q1/2014 Hardware Infineon C161PI / ET1100 ASIC Infineon C161PI / ET1100 ASIC Freescale I.MX25 / XILINX Spartan 6 F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 53 ET1100 ASIC Spartan 6 DIL switches no no yes Fixed konfiguration yes yes yes Diagnosis over CoE no yes yes Parametrization over CoE no yes (20 modules) yes Modular Device Profile no no yes FoE (File over EC) no no yes EoE (Ethernet over EC) no no yes DC (Distributed Clocks) no no yes
  • 54. EtherCAT: Coexistence du CPX-FB38 et du CPX-FB37 Les 2 modules EtherCAT coexisteront. Le phase-out du CPX-FB38 n’est pas prévu. Compatibilité: Les connections sont différentes. “in” est au dessus, “out” est en bas du module. Pour remplacer CPX-FB38 par le CPX-FB37, il faut désactiver MDP (DIL-Switch en position “fixed configuration”) F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 54 “fixed configuration”) Si un CPX-FB37 avec MDP est remplacé par un CPX-FB38, il faut spécifier ceci dans le software de configuration. Le paramétrage précédent sera alors perdu! Le prix suit les fonctionnalités! CPX-FB38: Price attractif, moins de fonctions CPX-FB37: Prix plus élévé, plus de fonctions
  • 55. Valve Terminals: Multipin box (e.g. from B&R) SMC EX260 EX600-SEC Valve Terminals: Multipin box (e.g. from B&R) SMC EX260 EX600-SEC EtherCAT: Competition F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo Remote I/O: Beckhoff propôse des E/S déportées en IP20 et IP65/67. Puisque Beckhoff utilise EtherCAT aussi comme le bus de communication, toute les fonctionnalités d’ EtherCAT sont très bien intégrées Remote I/O: Beckhoff propôse des E/S déportées en IP20 et IP65/67. Puisque Beckhoff utilise EtherCAT aussi comme le bus de communication, toute les fonctionnalités d’ EtherCAT sont très bien intégrées EX600-SEC Bosch-Rexroth: AES Fieldbus-Module Disponible aussi pour AV-03 EX600-SEC Bosch-Rexroth: AES Fieldbus-Module Disponible aussi pour AV-03 Le CPX-FB37 a un concept de diagnostique meilleur que celui de SMC 55
  • 56. F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 56
  • 57. Aperçu du CPX-FB39 FB39 Essentiels Protocole Ethernet Protocol: sercos Interface Ethernet : 2 x M12 D-coded, Fast Ethernet Compatibilité : CPX-MMI, CPX-FMT, FFT 8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos FB39 Essentiels Protocole Ethernet Protocol: sercos Interface Ethernet : 2 x M12 D-coded, Fast Ethernet Compatibilité : CPX-MMI, CPX-FMT, FFT 8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo 57 8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos Support e profile sercos : FSP_IO 8 LEDs pour le diagnostic CPX- et sercos Support e profile sercos : FSP_IO
  • 58. Mise en œuvre : l’adressage Sercos Le protocole sercos propose 2 différent types d’adressage : 1. Topology Address qui décrit la position du nœud dans le anneau (ring) sercos. Cette adresse peut être changée uniquement en cas du changement de la position du noeud. 2. Sercos Address est l’unique ID du nœud qui peut être assigné par l’utilisateur F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo Le sercos Address peut être fixée soit via paramètre sercos IDN (S-0-1040) ou avec le DIL-Switch 3. Le switch DIL-3 permet affecter l’adresse entre 1 et 255. Si le DIL-3 est positionné à « all off » (Value = 0), l’adresse sercos peut être affecté via l’objet IDN S-0-1040. 58 affecté via S-0-1040 Fixé à 38
  • 59. FSP CPX-FB39 Sercos : Function Specific Profile Le CPX-FB39 supporte FSP_IO (Function Specific Profile IO ) En fonction de sa configuration, les modules CPX seront « mappés » selon différente groupes : IO-Function Groups: IO Funktionsgruppe Name F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo Les Classes supportées IO_Basic IO_Diagnostic IO_OpMon 59 S-0-1500.SI.0 Bus Coupler S-0-1502.SI.0 Digital Output S-0-1503.SI.0 Digital Input S-0-1504.SI.0 Analog Output S-0-1505.SI.0 Analog Input S-0-1507.SI.0 Complex Protocol S-0-1508.SI.0 Sub bus Master S-0-1516.SI.0 Passive
  • 60. Sercos: Intégration du CPX via SDDML •Le standard sercos spécifie un outil de la description d’équipement : SDDML (Sercos Device Description Markup Language). •Cet outil basé sur XML permet de supporter l’équipement modulaire E/S comme CPX. •Mais le CPX peut être aussi configuré avec les outils software de différents constructeurs. F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo •Mais le CPX peut être aussi configuré avec les outils software de différents constructeurs. •La configuration CPX peut être facilement étendue car chaque module de CPX doit posseder son propre fichier SDDML. •Le fichier SDDML pourra être téléchargé sur le Festo Support Portal dès que le CPX-FB39 sera disponible http://ww.festo.com/sp/cpx 60
  • 61. Sercos: Concurrence Il existe une solution « Valve-Terminals » pour sercos : Bosch Rexroth – BDC Fieldbus-System qui intégre la plupart de VT Bosch Rexroth comme HF-02/03/04, CD01/02. le nouveau système AV-03 est un concurrent sérieux pour MPA/MPA-L Beaucoup d’utilisateurs utilisent les sorties déportés Sercos avec les VT multipôles. F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo Beaucoup d’utilisateurs utilisent les sorties déportés Sercos avec les VT multipôles. P.ex. Phoenix Contact (FieldLine, Axioline) B&R (X20) Schneider Electric (Brand labled B&R X20 System) Wago (Speedway IP65) CPX-MPA et CPX-MPA-L correspond parfaitement aux applications demandées. Mais sont quand même assez cher pour des utilisateurs qui cherchent jouer sur des prix. 61 Sercos est une technologie chère Donc, l’utilisation du CPX n’affecte pas trop les coûts générales de l’application!
  • 62. The End F-FR/W.Gomolka Réseaux et Bus de Terrain : P3 : Solutions Ethernet Industriel pour VT Festo